原子吸收光譜分析atomic

1、第八章 原子吸收光譜分析atomic absorption spectrometry,AAS第二節(jié) 原子吸收光譜儀及主要部件atomic absorption spectrometer and main parts一、流程1.特點(diǎn)(1)采用銳線(xiàn)光源(2)單色器在火焰與檢測(cè)器之間(3)原子化系統(tǒng)2.原子吸收中的原子發(fā)射現(xiàn)象在原子化過(guò)程中，原子受到輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將再躍遷至基態(tài)，故既存在原子吸收，也有原子發(fā)射。但返回釋放出的能量可能有多種形式，產(chǎn)生的輻射也不在一個(gè)方向上，但對(duì)測(cè)量仍將產(chǎn)生一定干擾。消除干擾的措施： 將發(fā)射的光調(diào)制成一定頻率；檢測(cè)器只接受該頻率的光信號(hào)，原子化過(guò)程

2、發(fā)射的非調(diào)頻干擾信號(hào)不被檢測(cè)；二、光源1.作用 提供待測(cè)元素的特征光譜。獲得較高的靈敏度和準(zhǔn)確度。 光源應(yīng)滿(mǎn)足如下要求；（1）能發(fā)射待測(cè)元素的共振線(xiàn)；（2）能發(fā)射銳線(xiàn)；（3）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。2.空心陰極燈：結(jié)構(gòu)如圖所示3.空心陰極燈的原理 施加適當(dāng)電壓時(shí)，電子將從空心陰極內(nèi)壁流向陽(yáng)極； 與充入的惰性氣體碰撞而使之電離，產(chǎn)生正電荷，其在電場(chǎng)作用下，向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊； 使陰極表面的金屬原子濺射出來(lái)，濺射出來(lái)的金屬原子再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生撞碰而被激發(fā)，于是陰極內(nèi)輝光中便出現(xiàn)了陰極物質(zhì)和內(nèi)充惰性氣體的光譜。 用不同待測(cè)元素作陰極材料，可制成相應(yīng)空心陰極燈。 空心陰極燈的輻射強(qiáng)度與

3、燈的工作電流有關(guān)。 優(yōu)缺點(diǎn)：（1）輻射光強(qiáng)度大，穩(wěn)定，譜線(xiàn)窄，燈容易更換。（2）每測(cè)一種元素需更換相應(yīng)的燈。三、原子化系統(tǒng)1.作用 將試樣中離子轉(zhuǎn)變成原子蒸氣。2.原子化方法火焰法 無(wú)火焰法電熱高溫石墨管，激光3.火焰原子化裝置霧化器和燃燒器。 （1）霧化器 結(jié)構(gòu)如圖所示2）火焰試樣霧滴在火焰中，經(jīng)蒸發(fā)，干燥，離解（還原）等過(guò)程產(chǎn)生大量基態(tài)原子。 火焰溫度的選擇： （a）保證待測(cè)元素充分離解為基態(tài)原子的前提下，盡量采用低溫火焰； （b）火焰溫度越高，產(chǎn)生的熱激發(fā)態(tài)原子越多； （c）火焰溫度取決于燃?xì)馀c助燃?xì)忸?lèi)型，常用空氣乙炔最高溫度2600K能測(cè)35種元素。火焰類(lèi)型：化學(xué)計(jì)量火焰： 溫度高，干

4、擾少，穩(wěn)定，背景低，常用。富燃火焰： 還原性火焰，燃燒不完全，測(cè)定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr稀土等。貧燃火焰： 火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測(cè)定。 火焰種類(lèi)及對(duì)光的吸收：選擇火焰時(shí)，還應(yīng)考慮火焰本身對(duì)光的吸收。根據(jù)待測(cè)元素的共振線(xiàn)，選擇不同的火焰，可避開(kāi)干擾：例：As的共振線(xiàn)193.7nm由圖可見(jiàn)，采用空氣-乙炔火焰時(shí)，火焰產(chǎn)生吸收，而選氫-空氣火焰則較好；空氣-乙炔火焰：最常用；可測(cè)定30多種元素；N2O-乙炔火焰：火焰溫度高，可測(cè)定的增加到70多種4.石墨爐原子化裝置（1）結(jié)構(gòu)如圖所示： 外氣路中Ar氣體沿石墨管外壁流動(dòng)，冷卻保護(hù)石墨管；內(nèi)氣路中Ar氣體由管兩端流向管中心，

5、從中心孔流出，用來(lái)保護(hù)原子不被氧化，同時(shí)排除干燥和灰化過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽。（2）原子化過(guò)程原子化過(guò)程分為干燥、灰化（去除基體）、原子化、凈化（去除殘?jiān)?四個(gè)階段，待測(cè)元素在高溫下生成基態(tài)原子。（3）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：原子化程度高，試樣用量少（1-100L），可測(cè)固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測(cè)極限10-12 g/L。 缺點(diǎn)：精密度差，測(cè)定速度慢，操作不夠簡(jiǎn)便，裝置復(fù)雜。5.其他原子化方法（1）低溫原子化方法 主要是氫化物原子化方法，原子化溫度700900C ； 主要應(yīng)用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素原理：在酸性介質(zhì)中，與強(qiáng)還原劑硼氫化鈉反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物。例 AsCl3 +4

6、NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2將待測(cè)試樣在專(zhuān)門(mén)的氫化物生成器中產(chǎn)生氫化物，送入原子化器中檢測(cè)。特點(diǎn)：原子化溫度低；靈敏度高（對(duì)砷、硒可達(dá)10-9g）；基體干擾和化學(xué)干擾?。?（2）冷原子化法低溫原子化方法（一般700900C）； 主要應(yīng)用于：各種試樣中Hg元素的測(cè)量；原理：將試樣中的汞離子用SnCl2或鹽酸羥胺完全還原為金屬汞后，用氣流將汞蒸氣帶入具有石英窗的氣體測(cè)量管中進(jìn)行吸光度測(cè)量。特點(diǎn)：常溫測(cè)量；靈敏度、準(zhǔn)確度較高（可達(dá)10-8g汞）；四、單色器1.作用 將待測(cè)元素的共振線(xiàn)與鄰近線(xiàn)分開(kāi)。2.組件 色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫

7、等。3.單色器性能參數(shù) （1）線(xiàn)色散率（D）兩條譜線(xiàn)間的距離與波長(zhǎng)差的比值X/。實(shí)際工作中常用其倒數(shù) /X （2）分辨率 儀器分開(kāi)相鄰兩條譜線(xiàn)的能力。用該兩條譜線(xiàn)的平均波長(zhǎng)與其波長(zhǎng)差的比值/表示。 （3）通帶寬度（W） 指通過(guò)單色器出射狹縫的某標(biāo)稱(chēng)波長(zhǎng)處的輻射范圍。當(dāng)?shù)股⒙剩―）一定時(shí)，可通過(guò)選擇狹縫寬度（S）來(lái)確定： W=D´S五、檢測(cè)系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、放大器、對(duì)數(shù)變換器、顯示記錄裝置組成。1.檢測(cè)器- 將單色器分出的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。 如：光電池、光電倍增管、光敏晶體管等。 分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的 光電 子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子 比最初多到106倍以上